Caratterizzazione meccanica di proteine citoscheletriche

Il citoscheletro delle cellule eucariote è formato principalmente da tre tipi di filamenti proteici: microtubuli, filamenti di actina e filamenti intermedi. I più numerosi sono i filamenti di actina, che costituiscono la corteccia cellulare, e i microtubuli, che circondano il nucleo. Le funzioni di questi filamenti sono sia di tipo strutturale, che di tipo funzionale e vanno dal mantenimento della forma della cellula al trasporto intracellulare, ai motori molecolari. I filamenti di actina presentano una struttura a doppia elica, con diametro complessivo di circa 6 nm, mentre i microtubuli mostano la geometria di un cilindro cavo, con diametro medio dell'ordine dei 20 nm. Sia i microtubuli, che i filamenti di actina mostrano un comportamento meccanico altamente dinamico, dovuto ai continui fenomeni di polimerizzazione/depolimerizzazione. Inotre, il tipo di attività in cui i microtubuli e i filamenti di actina sono coinvolti richiedono che essi posseggano proprietà meccaniche adeguate. Alcune osservazioni sperimentali hanno mostrato una relazione tra la variazione di lunghezza di questi filamenti proteici e le loro caratteristiche mecchaniche, mostrando che la rigidezza a flessione di flamenti di actina diminuisce con l'accorciamento della catena. Tuttavia, questi risultati non sono stati confermati da studi computazioni. Uno strudio sistematico delle variazioni delle proprietà meccaniche dei filamenti di actina e dei microtubuli in funzione della lunghezza al controno (che corrisponde alla lunghezza del filamento) non è ancora stato condotto. Inoltre, gli studi effettuati fino ad oggi, non hanno messo a confronto le proprietà meccaniche specifiche delle due strutture proteiche. L'obiettivo del presente studio è fornire una descrizione quantitativa della relzione tra le proprietà meccaniche e la lunghezza al contorno dei filamenti di actina e dei microtubuli, mettendone a confronto il diverso comportamento meccanico.